Question

【题目】常见的太阳能电池有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、GaAs 太阳能电池及铜铟镓硒薄膜太阳能电池等。

(1)基态亚铜离子(Cu+)的价电子排布图为_________；高温下CuO 容易转化为Cu2O，试从原子结构角度解释原因：_____。

(2)镓、砷、硒三种元素位于第四周期，其第一电离能从大到小的顺序为_____(用元素符号表示)

(3)GaCl3和AsF3的立体构型分别是_____，_____。

(4)硼酸(H3BO3)本身不能电离出H+，在水中易结合一个OH－生成[B(OH)4]－，而体现弱酸性。

①[B(OH) 4]－中B 原子的杂化类型为_____。②[B(OH)4 ]－的结构式为_____。

(5)金刚石的晶胞如图，若以硅原子代替金刚石晶体中的碳原子，便得到晶体硅；若将金刚石晶体中一半的碳原子换成硅原子，且碳、硅原子交替，即得到碳化硅晶体(金刚砂)。

①金刚石、晶体硅、碳化硅的熔点由高到低的排列顺序是_____(用化学式表示)；②金刚石的晶胞参数为a pm(1pm＝10－12 m)。1cm3晶体的平均质量为_____g(只要求列算式，阿伏加德罗常数为NA)。

Answer 1

【答案】 Cu2O 中 Cu+的价层电子排布处于稳定的全充满状态 As>Se>Ga 平面三角形 三角锥型 sp3 C>SiC>Si

【解析】

(1)基态铜 (Cu)的价电子排布式为3d104s1，其失去最外层1个电子后为亚铜离子(Cu+)，排布式变为3d10，电子排布图为；亚铜离子(Cu+)价层电子排布处于全充满状态，较稳定，而铜离子价层电子排布为3d9，不稳定，故高温下CuO 容易转化为Cu2O；

（2）镓、砷、硒三种元素分别位于第四周期IIIA族、VA族、VIA族，同周期从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，但砷的4p能级处于半充满状态，As的第一电离能大于其相邻元素的第一电离能；

（3）用价层电子对互斥理论分析分子的构型；

（4）①[B(OH)4]－中的B原子上的孤电子对=（a+1-bx）=（3+1-4）=0，σ键电子对数为4，价层电子对数为4，则B 原子的杂化类型为sp3；

②其结构式为：；

（5）①金刚石、晶体硅、碳化硅均为原子晶体，共价键的键能与原子半径有关，原子半径越小共价键的键能越大，熔沸点越高，键能：C—C>C—Si>Si—Si，则熔点由高到低的排列顺序C>SiC>Si；

②金刚石的密度=。

(1) 基态铜 (Cu)的价电子排布式为3d104s1，其失去最外层1个电子后为亚铜离子(Cu+)，排布式变为3d10，电子排布图为；亚铜离子(Cu+)价层电子排布处于全充满状态，较稳定，而铜离子价层电子排布为3d9，不稳定，故高温下CuO 容易转化为Cu2O；则答案为Cu2O 中 Cu+的价层电子排布处于稳定的全充满状态；

（2）镓、砷、硒三种元素分别位于第四周期IIIA族、VA族、VIA族，同周期从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，但砷的4p能级处于半充满状态，As的第一电离能大于其相邻元素的第一电离能，即第一电离能由大到小的顺序为As>Se>Ga；

（3）GaCl3中Ga上的孤电子对数为×（3-3×1）=0，σ键电子对数为3，价层电子对数为3，由于没有孤电子对，故其构型为平面三角形；AsF3中As上的孤电子对数为×（5-3×1）=1，σ键电子对数为3，价层电子对数为4，由于含1对孤电子对，立体构型为三角锥型；；

（4）①[B(OH)4]－中的B原子上的孤电子对=（a+1-bx）=（3+1-4）=0，σ键电子对数为4，价层电子对数为4，则B 原子的杂化类型为sp3；

②其结构式为：；

（5）①金刚石、晶体硅、碳化硅均为原子晶体，共价键的键能与原子半径有关，原子半径越小共价键的键能越大，熔沸点越高，键能：C—C>C—Si>Si—Si，则熔点由高到低的排列顺序C>SiC>Si；

②金刚石的密度=，1个金刚石晶胞中碳原子数=8+6+4=8，体积V=a3 pm3=（a×10-10）3cm3，密度==g/cm3，则1cm3晶体的平均质量为g。